對沖燃燒器（Opposed Burner）是一種專門設(shè)計用于研究火焰穩(wěn)定性和燃燒特性的實(shí)驗(yàn)裝置。

這種燃燒器的基本設(shè)計是讓兩個或多個燃燒器相對而置，噴出的燃料和氧化劑流相互對沖，從而在兩者之間形成一個穩(wěn)定的火焰區(qū)域。這種設(shè)置非常適合于實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行精確控制的研究。

日前，點(diǎn)石儀器自主研制的定制款對沖燃燒器產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)首次出海，成功交付世界頂尖高校新加坡國立大學(xué)。這標(biāo)志著點(diǎn)石在工程熱物理科研設(shè)備領(lǐng)域積淀的實(shí)力和成果得到了國際頂尖學(xué)府的認(rèn)可。

該項(xiàng)目的實(shí)施將有力支撐火焰穩(wěn)定性和傳播特性、湍流燃燒、污染物形成機(jī)制以及材料的高溫腐蝕和熱解等工程熱物理領(lǐng)域的科學(xué)研究，助力新型燃燒技術(shù)的研發(fā)等等。

此次成功交付也將提升點(diǎn)石定制科研設(shè)備的國際知名度與品牌形象，助力點(diǎn)石儀器在國際國內(nèi)工程熱物理領(lǐng)域發(fā)揮更大的賦能作用。

一、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計

對沖燃燒器包括臺架、Z軸升降臺、XY軸移動工作臺、調(diào)節(jié)桿、下燃燒器、上燃燒器、上燃燒器調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和水冷機(jī)。

燃燒器包括氧化劑進(jìn)口、燃料進(jìn)口、保護(hù)氣進(jìn)口、冷卻水進(jìn)口，氧化劑/燃料噴嘴、保護(hù)氣噴嘴。

氧化劑噴射器和氣態(tài)燃料噴射器：氧化氣體噴射器和氣態(tài)燃料噴射器沿豎直方向同軸設(shè)置，氧化氣體噴射器和氣態(tài)燃料噴射器的噴射口上下相對設(shè)置。

氧化劑端噴嘴與燃料端噴嘴結(jié)構(gòu)相同，所述氧化劑端噴嘴中部設(shè)有噴射通道，所述噴射通道的內(nèi)徑從進(jìn)氣端到噴口端逐漸減小。

氧化劑端噴嘴開設(shè)在與噴射通道同軸設(shè)置的保護(hù)氣體噴射腔和水冷腔，保護(hù)氣體噴射腔的噴口為環(huán)形噴口，保護(hù)氣體噴射腔開設(shè)于噴射通道的外部，水冷腔開設(shè)于保護(hù)氣體噴射腔的外部。

氧化劑端噴嘴與燃料端噴嘴之間的最小距離為5mm～20mm。

氧化劑入口用于連接氧化劑輸送管道，燃料入口用于連接氣體燃料輸送管道，保護(hù)氣體噴射腔的側(cè)部通過多個進(jìn)氣孔與保護(hù)氣體輸送管道相連接，水冷腔通過多組進(jìn)/出水孔與水冷管道相連通。

 二、對沖火焰燃燒器的功能及優(yōu)勢 

①對沖火焰燃燒器克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的無法形成可控的非穩(wěn)態(tài)火焰的問題，提供了一種形成穩(wěn)定的非穩(wěn)態(tài)對沖火焰，且速度邊界高度可控。

②對沖燃燒器噴嘴的噴射通道直徑逐漸減小，使噴出氣體在噴嘴段加速，有效增大了氣體的對沖速度，弧形壁面結(jié)構(gòu)則使得出口處的速度分布均勻。

③燃料流和氧化劑流相對噴射，使得燃料與氧化劑擴(kuò)散混合在兩噴嘴中間某位置，從而燃燒形成一維結(jié)構(gòu)的薄火焰。

④在噴嘴上設(shè)置環(huán)形的保護(hù)氣體噴射腔，從而避免環(huán)境空氣干擾，并防止二次擴(kuò)散火焰的形成。

⑤為了冷卻燃燒熱產(chǎn)物氣體和防止新鮮氧化劑流被加熱，在噴嘴上設(shè)置了水冷腔并持續(xù)向其中通入冷卻水。

基于以上設(shè)計，點(diǎn)石儀器的該款對沖燃燒器能夠燃燒形成一維結(jié)構(gòu)的薄火焰，能夠形成出口速度邊界高度可控的非穩(wěn)態(tài)火焰，能夠精確地觀察不同波形條件對對沖燃燒碳煙的影響。

 三、應(yīng)用意義

對沖燃燒器是燃燒科學(xué)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究的重要工具。

點(diǎn)石儀器定制的對沖燃燒器產(chǎn)品可為改善燃燒效率、降低污染排放以及新材料的研發(fā)提供重要的技術(shù)支持，能夠助力廣大科研工作者開發(fā)出更加高效、環(huán)保的燃燒技術(shù)。